CN101965478A - 面状照明装置以及使用该面状照明装置的液晶显示装置 - Google Patents

面状照明装置以及使用该面状照明装置的液晶显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101965478A
CN101965478A CN2010800011379A CN201080001137A CN101965478A CN 101965478 A CN101965478 A CN 101965478A CN 2010800011379 A CN2010800011379 A CN 2010800011379A CN 201080001137 A CN201080001137 A CN 201080001137A CN 101965478 A CN101965478 A CN 101965478A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
polarization
plate
lgp
polarization modulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010800011379A
Other languages
English (en)
Inventor
式井慎一
伊藤达男
古屋博之
门胁慎一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of CN101965478A publication Critical patent/CN101965478A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/14—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing polarised light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0056—Means for improving the coupling-out of light from the light guide for producing polarisation effects, e.g. by a surface with polarizing properties or by an additional polarizing elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/133536—Reflective polarizers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/13362—Illuminating devices providing polarized light, e.g. by converting a polarisation component into another one
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0045—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide
    • G02B6/0046—Tapered light guide, e.g. wedge-shaped light guide

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

一种面状照明装置，具备：射出光的多个光源(12a、12b)；让从光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出的导光板(15)；让指定的偏振方向的光透过并反射与指定的偏振方向正交的偏振方向的光的偏振滤光器(19)；对射入的光的偏振特性进行指定的调制的偏振调制板(18)；以及正反射射入的光的反射片(17)，其中，偏振滤光器和偏振调制板，从导光板一侧起按偏振调制板、偏振滤光器的顺序配置在导光板的一主面附近，反射片配置在导光板的一主面的相反一侧的主面附近，从多个光源射出的光中的至少两束，在射入导光板的阶段包含偏振方向相互正交的直线偏振光，偏振调制板具有作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元(18a)和不调制偏振特性的非调制单元(18b)。

Description

面状照明装置以及使用该面状照明装置的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种低成本的面状照明装置以及使用该面状照明装置的光利用效率高的液晶显示装置。
背景技术
近年来，从环境问题和节省电能的观点出发，利用了不含水银、功耗低的发光二极管(LED)或激光器等采用半导体材料的光源的面状照明装置或图像显示装置的开发取得进展。
液晶显示装置是图像显示装置的一例。液晶显示装置使用液晶面板作为空间调制元件，通过从液晶面板的背面用面状照明装置(背光(backlight))进行照明，并空间调制透射的光来形成图像。作为这种液晶显示装置的低功耗化策略，有使从背光射出的光为单偏振光的方法，或者将入射构成液晶面板的红色、绿色和蓝色的各亚像素(sub-pixel)的光分离成相对应的颜色(波长)进行照明的手法。
作为它们的例子，公开有通过使从激光光源射出的激光通过多列的偏振棱镜(polarizing prism)，使偏振方向一致而射入导光板的结构(例如，参照专利文献1)。通过这样的结构，可以使从导光板主面射出的激光的偏振方向一致，因此能够实现功耗低的液晶显示装置。
另外，作为其他的例子，还有通过使来自配置在导光板侧面的LED光源的光射入导光板，并在导光板的背面侧形成作为偏振转换单元的微细槽，从而使从导光板射出的光的偏振成分与指定方向一致的例子(例如，参照专利文献2)。通过这样的结构，即使使用LED作为光源也可以射出指定方向的偏振成分的光，能够实现功耗低的液晶显示装置。
另一方面，还提出有在使来自配置在导光板侧面的LED光源的白色光射入导光板的结构中，在导光板内部设置反射指定波长带域(wavelength range)的光、并使剩余的波长带域的光透过的干涉滤光器(interference filter)的结构(例如，参照专利文献3)。这样，通过将入射的白色光分离为红色、绿色、蓝色来照明液晶面板，能够高效率地利用光，因此能够实现功耗低的液晶显示装置。
除了这些例子以外，在日常生活中例如在道路等处使用的路线指引板或信号机等、在面状照明装置中由指定颜色的光照明指定区域的例子也是多见的。
但是，在上述说明的现有的技术中，虽然光利用效率高，但是由于光学系统的结构复杂，因此存在装置并不容易制作，作为面状照明装置或液晶显示装置成本高的问题。
专利文献1：日本专利公开公报特开2008-277279号
专利文献2：日本专利公开公报特开2004-271871号
专利文献3：日本专利公开公报特开2006-12722号
发明内容
本发明是为了解决上述问题，其目的在于提供一种面状照明装置，通过非常简单的光学系统的结构就可选择地照明任意区域。
本发明所涉及的一种面状照明装置包括：射出光的多个光源；让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出的导光板；让指定的偏振方向的光透过，并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光的偏振滤光器；对射入的光的偏振特性进行指定的调制的偏振调制板；以及正反射射入的光的反射片，其中所述偏振滤光器和所述偏振调制板从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，从所述多个光源射出的光中的至少两束，在射入所述导光板的阶段包含偏振方向相互正交的直线偏振光，所述偏振调制板具有作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元和不调制偏振特性的非调制单元。
上述的面状照明装置能够通过极为简便的光学系统的结构选择性地照明任意区域。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的面状照明装置的立体图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的面状照明装置的俯视图。
图3是沿图2所示的III-III线的面状照明装置的剖视图。
图4是用于说明本发明的实施方式1所涉及的面状照明装置中的光的偏振方向的第一示意图。
图5是用于说明本发明的实施方式1所涉及的面状照明装置中的光的偏振方向的第二示意图。
图6是用于说明本发明的实施方式1所涉及的面状照明装置中的光的偏振方向的第三示意图。
图7是用于说明本发明的实施方式1所涉及的面状照明装置中的光的偏振方向的第四示意图。
图8是表示使用本发明的实施方式1所涉及的面状照明装置的标志牌的一例的示意图。
图9是本发明的实施方式1所涉及的另一面状照明装置的俯视图。
图10是本发明的实施方式1所涉及的又一面状照明装置的俯视图。
图11是表示可适用于本发明的实施方式1所涉及的面状照明装置的无偏振光源的一例的示意图。
图12是本发明的实施方式2所涉及的面状照明装置的俯视图。
图13是用于说明沿图12所示的XIII-XIII线的光的偏振状态的面状照明装置的第一剖视图。
图14是用于说明沿图12所示的XIII-XIII线的光的偏振状态的面状照明装置的第二剖视图。
图15是用于说明在本发明的实施方式2所涉及的面状照明装置的1/4偏振板前后的偏振状态的第一示意图。
图16是用于说明在本发明的实施方式2所涉及的面状照明装置的1/4偏振板前后的偏振状态的第二示意图。
图17是用于说明在本发明的实施方式2所涉及的面状照明装置的偏振调制板前后的偏振状态的第一示意图。
图18是用于说明在本发明的实施方式2所涉及的面状照明装置的偏振调制板前后的偏振状态的第二示意图。
图19是本发明的实施方式3所涉及的液晶显示装置的剖视图。
图20是本发明的实施方式3所涉及的液晶显示装置的俯视图。
图21是用于说明图19所示的偏振调制滤光器与彩色滤光器的配置关系的示意图。
图22是本发明的实施方式3所涉及的另一液晶显示装置的剖视图。
图23是本发明的实施方式3所涉及的又一液晶显示装置的剖视图。
图24是本发明的实施方式3所涉及的再一液晶显示装置的剖视图。
图25是本发明的实施方式4所涉及的液晶显示装置的俯视图。
图26沿图25所示的XXVI-XXVI线的面状照明装置的剖视图。
图27是表示本发明的实施方式4所涉及的三维液晶显示装置的结构的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。此外，对相同要素标注相同符号，有时省略说明。另外，为了易于理解，在附图中将各个结构要素作为主体示意性地示出。
(实施方式1)
图1至图3是说明本发明的实施方式1所涉及的面状照明装置10的图，图1和图2是从面状照明装置10除去偏振滤光器19、偏振调制板(polarizing modulation plate)18、以及反射片(reflection sheet)17后的部分立体图和俯视图，图3是沿图2所示的III-III线的、包含偏振调制板18、偏振滤光器19、以及反射片17的面状照明装置10的剖视图。
本面状照明装置10包括：分别射出光11a、11b的光源12a、12b；与光源12a和12b连接的控制部16；混合光11a和11b的合波器13；将光11a、11b转换为线状的导光棒14；将线状的光转换为面状并射出的导光板15；反射片17；偏振调制板18以及偏振滤光器19。
首先，利用图1至图3说明将光11a、11b转换为面状的机制(mechanism)。从多个光源12a、12b射出的光11a、11b由合波器(combiner)13合波后，射入导光棒14并被转换为线状光。在导光棒14的长边方向的一面构成有配置了如图2所示的多个全反射棱镜14a的棱镜阵列(prism array)。通过使用该导光棒14，到达各全反射棱镜14a的光11a、11b无反射损失地朝向导光板15一侧全反射，作为线状光从导光棒14向导光板15射出，并从入射面15a射入导光板15。此外，从多个光源12a、12b射出的光射入的侧面并不特别限定于上述的入射面15a，也可以从其他的侧面射入光。
射入导光板15的光11a、11b通过设置在导光板15底面的线状的全反射棱镜15b(参照图3)，与导光棒14的全反射棱镜14a同样无损失地被全反射，从导光板主面15c大致垂直地作为面状光射出。这里，如图3所示，在面状照明装置10的导光板15的主面15c一侧的附近，偏振调制板18与偏振滤光器19从导光板15一侧起按偏振调制板18、偏振滤光器19的顺序配置，而且，在导光板15的主面15c的相反一侧的附近配置有反射片17。此外，在本面状照明装置10中，导光棒14与导光板15各为独立体，当然也可以一体化而作为一块导光板。
接着，利用图2，说明偏振调制板18的动作机理。首先，假设从光源12a、12b射出的光11a、11b为直线偏振光，两者的偏振方向相互正交。例如，如图4所示，配置光源12a、12b，以使在导光棒14的内部，光11a的偏振方向相对于行进方向为左右方向的偏振方向，光11b的偏振方向相对于行进方向为上下方向的偏振方向。
此时，如图4所示，被导光棒14内的全反射棱镜14a全反射、进而被导光板15内的全反射棱镜15b全反射而从导光板主面15c射出的光11a的偏振方向，成为垂直于纸面方向(图中的黑点所示的方向)，光11b的偏振方向成为纸面内左右方向(图中的箭头方向)。另外，偏振调制板18包括：作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元(polarizing modulation cells)18a和不调制射入的光的偏振特性的非调制单元(non-modulation cells)18b的两种区域。
此时，由于透过作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元18a的光11a、11b的偏振方向分别旋转90度，所以如图5所示，光11a向纸面内左右方向偏振，光11b向垂直于纸面方向偏振。另外，透过不调制偏振特性的非调制单元18b的光11a、11b的偏振方向，由于在偏振调制板18中都未被调制，所以光11a的偏振方向保持着与纸面垂直，光11b的偏振方向保持着纸面内左右方向而到达偏振滤光器19。因此，到达偏振滤光器19的光11a、11b的偏振方向按光所透过的偏振调制板18的各偏振调制单元18a、非调制单元18b而不同。
在此，如果偏振滤光器19具有让向垂直于纸面方向偏振的光透过、并反射向纸面内水平方向偏振的光的特性，则如图6所示，透过了偏振调制单元18a的光中，仅光11b透过偏振滤光器19，而光11a被反射。同样，透过了非调制单元18b的光中，仅光11a透过偏振滤光器19，而光11b被反射。此外，在图6中，为了易于说明，将被偏振滤光器19反射的光11a、11b图示为向右侧邻接的各偏振调制单元18a、18b反射，但当然本来应该是返回相同的偏振调制单元或非调制单元。
进而，从偏振滤光器19反射的光11a、11b再次返回偏振调制板18，但如果使偏振调制板18与偏振滤光器19贴紧，则被偏振滤光器19反射的光11a返回偏振调制单元18a，而光11b返回非调制单元18b。
下面，利用图7对沿附图向下透过偏振调制板18的光的偏振方向进行说明。当光11a透过偏振调制单元18a时，由于其偏振方向相对于行进方向旋转90度，因此透过了偏振调制板18的光11a的偏振方向再度转换为垂直于纸面方向。光11b由于在透过非调制单元18b时偏振方向没有受到影响，因此维持着纸面内左右方向的偏振方向透过偏振调制板18。
这里，在导光板15与偏振调制板18之间的空间传播的光中，在纸面上向上传播的光与被偏振滤光器19反射并在纸面上向下传播的光都具有相同的偏振方向，光11a具有垂直于纸面方向的偏振方向，光11b具有纸面内水平方向的偏振方向。因此，被偏振滤光器19反射并在纸面上向下传播透过导光板15、进而被反射片17正反射(regularly reflects)的光具有与图4相同的偏振方向。
因此，如果射入导光板15并被全反射棱镜15b全反射的光，一边向纸面左右方向稍微地扩散，一边从导光板15的主面15c射出，则光在偏振滤光器19与反射片17之间多重反射，直至对于光11a来讲透过非调制单元18b为止，而对于光11b来讲透过偏振调制单元18a为止。其结果，无光量损失，光11a仅从非调制单元18b的正上方射出，光11b仅从偏振调制单元18a的正上方射出。
此外，为了让光11a、11b一边向纸面左右方向扩散一边从导光板15的主面15c射出，例如也可以在全反射棱镜15b设置微小的曲率，还可以在导光板15的入射面15a设置微小的曲率。其他的方法当然也可以，并不限定于该方法。而且，射入导光板15并被全反射棱镜15b全反射的光也可以在朝纸面左右方向稍微倾斜的状态下，从导光板15的主面15c射出，此时，也能够获得与上述同样的效果。例如，也可以使全反射棱镜15b的反射面从沿垂直方向反射的角度倾斜微小角度。
作为一例，利用图8对以上结构的效果进行说明。例如，作为用来显示道路标识等的标志牌(sign board)，有图8所示的左右箭头图案，考虑切换该左右显示进行使用。此时，将偏振调制板18的图1至图7所示的偏振调制单元18a和非调制单元18b的形状设定成图8所示的箭头形状，箭头以外的部分的区域18c预先用金属或多层膜涂覆以便全部反射射入的光。
此时，如果使图1所示的面状照明装置10的光源12a点亮，则能够使作为非调制单元18b的区域的向右箭头点亮，并且，如果使光源12b点亮，则能够使作为偏振调制单元18a的向左箭头点亮。即，控制部16通过切换点亮的光源，能够简便地切换点亮区域。
进而，本面状照明装置，即使在使与图8不同的图案点亮时，也只是通过改变偏振调制板18的偏振调制单元18a或非调制单元18b或区域18c的结构，而不用对电路结构等进行任何改造，就能够简便地切换点亮区域。此外，偏振调制单元18a和非调制单元18b的形状和数目等，并不特别限定于上述的例子，可以按照应显示的对象物进行各种变更。
接下来，图9所示的面状照明装置30与图2所示的面状照明装置10相比较，导光棒14以后的结构相同，但不同之处在于，光源为射出光11a的单一光源12a，对光源12a设置有1/2波长板20，控制部16控制光源12a和1/2波长板20。
如图9的面状照明装置30所示，当光源为单一光源12a时，在光源12a与导光棒14之间配置1/2波长板20，1/2波长板20可旋转地受到支撑。此时，例如图9所示，从光源12a射出的光的偏振方向为纸面水平方向，并且，1/2波长板20被配置成当该光透过1/2波长板20时，其偏振方向旋转90度。此时，光11a仅从偏振调制单元18a的正上方被射出，向左箭头点亮。
进而，如果根据来自控制部16的指令，利用步进马达等旋转机构(图示省略)让1/2波长板20旋转，使偏振方向保持着纸面水平方向射入导光棒14，则光11a仅从非调制单元18b的正上方被射出，向右箭头点亮。
如此，通过使用1/2波长板20，尽管是单一光源却能够通过在合适的时机切换偏振方向，而不用在每个区域设置光源，以单一光源就可以简便地切换想要照明的区域。因此，由于光源单一，且无需在每个偏振调制单元18a、非调制单元18b分别准备点亮电路，所以具有能够以低成本制作面状照明装置的效果。
此外，在此虽然说明了射入导光棒14的光11a的偏振成分为垂直于纸面方向或者纸面内左右方向的情况，但是当然也可以调整1/2波长板20的配置角度以使光11a的偏振方向以垂直于纸面方向与纸面内左右方向之间的角度(例如，倾斜方向)偏振，此时，能够按照包含在光11a中的垂直于纸面方向的偏振的量与纸面内左右方向的偏振的量之比，使向左箭头和向右箭头点亮。即，能够按照任意的光量比使任意区域点亮。
另外，在图9中，使用单一光源在指定的时机调制偏振方向，但是如图10的面状照明装置40所示，如果使用波长不同的多个光源，则进一步具有其他的效果。图10所示的面状照明装置40与图9所示的面状照明装置30相比较导光棒14以后的结构相同，但不同之处在于，光源包括射出波长不同的光23r、23g、23b的三个光源22r、22g、22b，对各光源分别设置1/2波长板20r、20g、20b，并分别与控制部16连接。
在这种状态下，通过由控制部16从三个光源22r、22g、22b中选择其中之一作为点亮的光源，并从对应的波长板20r、20g、20b中选择其中之一来控制其偏振方向，从而能够以光源22r、22g、22b的任意波长的光来切换点亮图8的偏振调制单元18a、非调制单元18b的区域。
另外，使光源22r、22g、22b分别为红色光源(中心波长为570nm至680nm)、绿色光源(中心波长为490nm至570nm)、蓝色波长(中心波长为400nm至490nm)，通过以指定的光量使各光源同时点亮，能够以任意的颜色点亮想要显示的区域。另外，通过高速切换想要点亮的颜色的光源的波长板，还能够在视觉上同时点亮偏振调制单元18a、18b。进而，当光源22r、22g、22b使用激光光源时，由于各光源的色纯度极高，因此能够实现极为广色域的显示。
另外，光源22r、22g、22b当然也可以使用超发光的发光二极管(SLD(Super Luminescent Diode))。当光源使用SLD时，光源的波长幅度扩大，散斑杂讯(speckle noise)被抑制，因此能够构成更易于视觉确认的面状照明装置。
当然，光源22r、22g、22b也可以使用发光二极管(LED)。一般情况下，从发光二极管射出的光的偏振方向大多不会向单一方向偏振，但是此时如果使用偏振分束器(PBS：polarizing beam splitter)等，则可以构成与上述同样的结构。作为一例，在图11中，说明使用LED作为光源12时的结构。
当光源12为LED，从光源12射出的无偏振的光11射入PBS21时，P偏振的光11p和S偏振的光11s被分离射出。进而，使P偏振的光11p射入1/2波长板20p，利用反射镜(图示省略)等光学部件使S偏振的光11s射入1/2波长板20s。此时，将1/2波长板20p和1/2波长板20s两者预先与控制部16连接。在这种结构中，利用步进马达等旋转机构(图示省略)通过控制部16来控制1/2波长板20p和1/2波长板20s的配置，从而能够任意选择透过1/2波长板20p的光11p的偏振方向和透过1/2波长板20s的光11s的偏振方向。通过这样的结构，还具有能够以任意的光量同时点亮偏振调制单元18a和非调制单元18b的效果。
此外，这里说明了使用LED的例子，当然也可以使用其他的光源。而且，到此为止作为构成偏振调制板18的调制单元固定了偏振调制单元18a和非调制单元18b，但调制单元的结构并不特别限定于上述的例子。例如，作为偏振调制单元，如果使用液晶单元等空间调制元件等，则还具有能够任意且动态地调整针对射入的光在任意区域的偏振调制量，能够任意且动态地变更照明的图案形状的优点。
另外，在上面说明的实施方式中示出了对标志牌的照明例，但发明的用途并不限定于此。另外，在本实施方式中，导光棒14利用上述的全反射棱镜14a使光线状折返，但导光棒的结构并不限于这种结构，只要能够使光无损失且维持着偏振方向而转换为线状光，则可以是任何结构。同样，导光板15的全反射棱镜15b只要能够使光无损失且维持着偏振方向而转换为线状光，也并不限定于本实施方式的形状。
(实施方式2)
图12至图14是本发明的实施方式2所涉及的面状照明装置50的说明图，图12是从面状照明装置50除去偏振滤光器19、偏振调制板58、1/4波长板59以及反射片17后的面状照明装置50的俯视图，图13和图14是沿图12的XIII-XIII线的面状照明装置50的剖视图。
在本面状照明装置50中，与实施方式1的面状照明装置10较大的不同之处在于，由合波器13将从光源52a、52b射出的直线偏振的光51a、51b合波后，通过插入1/4波长板53，将光51a、51b的偏振光转换为向不同方向旋转的旋转偏振光。作为具体结构，追加了上述1/4波长板53和1/4波长板59，1/4波长板59被配置在导光板15与反射片17之间。并且，构成偏振调制板58的偏振调制单元58a、58b为结晶轴方向的配置互不相同的1/4波长板，即慢轴和快轴的朝向互不相同的1/4波长板。
用图12至图18说明上述面状照明装置50的具体的动作机理。首先，将从光源52a、52b射出并由合波器13合波的直线偏振的光51a、51b通过1/4波长板53转换为旋转偏振光。此时，例如图12所示，将从光源52a射出的光51a的偏振方向设为纸面内左右方向，将从光源52b射出的光51b的偏振方向设为垂直于纸面方向，使两者正交，在被合波器13合波的状态下射入1/4波长板53时，能够使光51a和光51b成为旋转方向相互逆向的旋转偏振的光。
图15说明光51a被转换为左旋转(在光的行进方向中逆时针旋转)的旋转偏振光的样子，图16说明光51b被转换为右旋转(在光的行进方向中顺时针旋转)的旋转偏振光的样子。但是，为了易于理解，虽然射入1/4波长板53之前的光51a、51b相互正交，但是光51a的偏振方向相对于光的行进方向为从左上方向到右下方向，光51b的偏振方向在光的行进方向中为从右上方向到左下方向。进而，将1/4波长板53的慢轴方向记载为ns、将快轴方向记载为nf，将光51a、51b的电场分解为慢轴方向和快轴方向来记载。
当光51a透过该1/4波长板53时，由于光51a的慢轴方向成分慢1/4波长，因此如图15所示，被转换为左旋转的旋转偏振光。同样，当光51b透过该1/4波长板53时，因光51b的慢轴方向成分慢1/4波长，因此如图16所示，被转换为右旋转的旋转偏振光。之后，直至从导光板15的主面15c射出为止的光路与实施方式1相同。
在此，当由全反射棱镜14a和全反射棱镜15b分别全反射时，虽然S偏振成分的相位与P偏振成分的相位产生相对的错位，但是，例如在导光棒14内传播的光的垂直于纸面方向的偏振成分通过全反射棱镜14a作为S偏振大致垂直地全反射，进而通过全反射棱镜15b作为P偏振大致垂直地全反射，因此经过两次全反射，相位错位量可被抵消。
在导光棒14内传播的光的纸面内左右方向的偏振成分也同样，通过全反射棱镜14a作为P偏振大致垂直地全反射，进而通过全反射棱镜15b作为S偏振大致垂直地全反射，因此经过两次全反射，相位错位量可被抵消。因此，从导光板15射出的光51a、51b作为如图13所示的旋转偏振光射入偏振调制板58。
这里，偏振调制板58的偏振调制单元58a、58b虽然都为1/4波长板，但也使光的偏振方向旋转的方向互不相同。用图17和图18来说明在如此构成的偏振调制板58的前后的动作。
具有从导光板15射出并到达偏振调制板58的左旋转的旋转偏振的光51a，射入构成偏振调制板58的偏振调制单元58a、58b。这里，在偏振调制单元58a与偏振调制单元58b中，如图17和图18所示，慢轴ns的方向和快轴nf的方向分别朝向不同方向。可知，当具有左旋转的旋转偏振的光51a透过这样的偏振调制单元58a和偏振调制单元58b时，从偏振调制单元58a射出的光与从偏振调制单元58b射出的光被转换为相互正交的直线偏振光。而且，还可知从偏振调制单元58a射出的光的偏振方向与射入1/4波长板53之前的光51a的偏振方向相对于光的行进方向为相同方向。
对于光51b也可以同样考虑。即，当具有右旋转的旋转偏振的光51b透过偏振调制单元58a和偏振调制单元58b时，从偏振调制单元58a射出的光与从偏振调制单元58b射出的光也被转换为直线偏振光，偏振方向相互正交。而且，从偏振调制单元58a射出的光的偏振方向与射入1/4波长板53之前的光51b的偏振方向相对于光的行进方向为相同方向。
透过偏振调制板58的光51a、51b之后射入偏振滤光器19。偏振滤光器19在此与实施方式1同样，具有反射纸面内左右方向的偏振光，让垂直于纸面方向的偏振光透过的特性。因此，如图13和图14所示，透过偏振调制单元58a的光51a被偏振滤光器19反射，而透过偏振调制单元58a的光51b透过偏振滤光器19。另外，透过偏振调制单元58b的光51a透过偏振滤光器19，而透过偏振调制单元58b的光51b被偏振滤光器19反射。
被反射的光51a再次透过偏振调制单元58a，从而再度变成旋转偏振光。变为旋转偏振的光51a原封不动地透过导光板15并被反射片17反射，再度射入偏振调制单元58a。这样，由于光在偏振滤光器19与反射片17之间往返一次的期间内，两次通过偏振调制单元58a，所以偏振光成为逆向旋转。因此，通过插入1/4波长板59，可抵消光在偏振滤光器19与反射片17之间往返一次的期间内的相位错位。即，由于光两次通过1/4波长板59，相位进一步错位1/2波长，因此无需按偏振调制单元58a、58b的间距(pitch)改变1/4波长板59的结构。关于这点，光51b也同样。
如此，在偏振滤光器19与反射片17之间多重反射的期间内，如果光51a透过偏振调制单元58b，则变为垂直于纸面方向的偏振方向而透过偏振滤光器19，同样，如果光51b透过偏振调制单元58a，则变为垂直于纸面方向的偏振方向而透过偏振滤光器19。根据以上所述，与实施方式1的面状照明装置10同样，光51a仅从偏振调制单元58b的正上方向偏振滤光器19之外射出，而光51b仅从偏振调制单元58a的正上方向偏振滤光器19之外射出。
如上所述，本实施方式虽然与实施方式1的面状照明装置10的结构不同，但是由于具有与面状照明装置10同样的作用，因此具有与面状照明装置10同样的效果。即，能够在标志牌等中以任意的点亮图案极为简便地切换并点亮区域，能够以低成本构成。而且，与面状照明装置10同样也可以使用多个光源，以任意颜色点亮，光源也可以使用LED、激光、SLD等各种光源，但不再重新说明。
另外，还可以使用射出光的单一光源，例如，可以省略光源52b和合波器13，与图9所示的面状照明装置30同样，可以为单一光源52a新设置1/2波长板，由控制部16控制单一光源52a和1/2波长板。此时，1/2波长板将从光源52a射出的光通过在任意的时机切换偏振方向而转换为直线偏振光，1/4波长板53在光射入导光板15的阶段中，将该直线偏振光转换为偏振光的旋转方向互为逆向的旋转偏振光。
根据上述的结构，由于作为旋转偏振光且在任意的时机偏振方向能被切换的光从导光板15的侧面15a射入并从主面15c射出，因此能够在任意的时机选择性地射出偏振光的旋转方向互为逆向的两种旋转偏振光。
此时，具有左旋转的旋转偏振的光51a透过偏振调制单元58b，变成具有透过偏振滤光器19的偏振方向的第一光之后，透过偏振滤光器19而向外部射出。另一方面，具有右旋转的旋转偏振的光51b透过偏振调制单元58b，变成具有被偏振滤光器19反射的偏振方向的第二光之后，通过偏振滤光器19被反射到内部。
另外，具有右旋转的旋转偏振的光51b透过偏振调制单元58a，变成具有透过偏振滤光器19的偏振方向的第一光之后，透过偏振滤光器19而向外部射出。另一方面，具有左旋转的旋转偏振的光51a透过偏振调制单元58a，变成具有被偏振滤光器19反射的偏振方向的第二光之后，通过偏振滤光器19被反射到内部。
因此，由于光51a仅经由偏振调制单元58b向外部射出，光51b仅经由偏振调制单元58a向外部射出，所以通过极为简便的光学系统的结构就能够选择性地照明任意的区域，从而能够简便且廉价地构成可简便地切换点亮区域的面状照明装置。
(实施方式3)
用图19至图21说明本发明的实施方式3所涉及的液晶显示装置。图19示出本发明的实施方式3所涉及的液晶显示装置80，图20示出从背面照明本液晶显示装置80的液晶面板81的面装照明装置90a的俯视图。但是，在图20中并未记载偏振调制板18、偏振滤光器19以及反射片17。
图20所示的面状照明装置90a与图10所示的面状照明装置40类似，作为液晶显示装置80的面状照明装置90a，由于无需切换照明图案，因此去除图10中的1/2波长板20r、20g、20b。另外，在本液晶显示装置80中，作为光源，使用射出红色光91r、绿色光91g、蓝色光91b的红色光源92r、绿色光源92g、蓝色光源92b。而且，配置各光源，使得要被合波并射入导光棒14的红色光91r、绿色光91g、蓝色光91b的各偏振方向如图20所示，对于绿色光91g为垂直于纸面方向，对于红色光91r、蓝色光91b为纸面水平方向。
液晶面板81被配置在从面状照明装置90a射出光的一侧，液晶面板81包括：下侧偏振板82、下侧玻璃板83、液晶层84、彩色滤光器85、上侧玻璃板86以及上侧偏振板87。进而，彩色滤光器85包括：让红色光91r透过并吸收绿色光91g和蓝色光91b的红色亚像素(sub-pixel)85R；让绿色光91g透过并吸收红色光91r和蓝色光91b的绿色亚像素85G；以及让蓝色光91b透过并吸收红色光91r和绿色光91g的蓝色亚像素85B。
偏振调制板18和偏振滤光器19被设置在液晶面板81与导光板15之间。在图19中，便于说明，在偏振调制板18与导光板15之间具有空隙，但也可以没有。与面状照明装置10同样，偏振调制板18具有作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元18a以及不调制偏振特性的非调制单元18b，偏振调制单元18a被配置在绿色亚像素85G的正下方，非调制单元18b被配置在红色亚像素85R和蓝色亚像素85B的正下方。
另外，与面状照明装置10同样，偏振滤光器19被配置成让向垂直于纸面方向偏振的光透过，并反射向纸面内左右方向偏振的光。通过这样的配置，当绿色光91g透过偏振调制板18的偏振调制单元18a时，绿色光91g的偏振方向变成垂直于纸面方向，因此绿色光91g透过偏振滤光器19而射入液晶面板81的绿色亚像素85G。另外，绿色光91g即使透过偏振调制板18的非调制单元18b，偏振方向也保持着纸面内左右方向，因此绿色光91g被偏振滤光器19反射，之后与面状照明装置10同样，直到射入偏振调制板18的偏振调制单元18a为止，在偏振滤光器19与反射片17之间多重反射。
同样，红色光91r与蓝色光91b即使透过偏振调制板18的非调制单元18b，其偏振方向也保持着垂直于纸面方向，因此透过偏振滤光器19，无区别地射入液晶面板81的红色亚像素85R和蓝色亚像素85G。另外，当红色光91r或者蓝色光91b透过偏振调制板18的偏振调制单元18a时，偏振方向变成纸面内左右方向，因此被偏振滤光器19反射，之后与面状照明装置10的情况同样，直到射入偏振调制板18的非调制单元18b为止，在偏振滤光器19与反射片17之间多重反射。
另外，关于彩色滤光器85内的各亚像素85R、85G、85B以及偏振调制板18内的偏振调制单元18a和非调制单元18b的大小，如图21所示的结构，偏振调制单元18a和非调制单元18b被排列成矩阵状，将偏振调制单元18a和非调制单元18b的纵横的间距(pitch)设成与各亚像素85R、85G、85B的纵横的间距相同或者为其整数倍。
这里，偏振调制单元18a和非调制单元18b构成调制单元，偏振调制板18包括排列成矩阵状的多个调制单元(偏振调制单元18a和非调制单元18b)，调制单元的偏振调制单元18a和非调制单元18b的纵向一边的长度被设定成与彩色滤光器85的亚像素85R、85G、85B的纵向一边的长度相同，调制单元的偏振调制单元18a的横向一边的长度被设定成与彩色滤光器85的亚像素85R、85G、85B的横向一边的长度相同，调制单元的非调制单元18b的横向一边的长度被设定成为彩色滤光器85的亚像素85R、85G、85B的横向一边的长度的整数倍(例如两倍)。
这样一来，通过偏振滤光器19仅从偏振调制单元18a的正上方射出的绿色光91g，仅射入绿色亚像素85G，同样，仅从非调制单元18b的正上方射出的蓝色光91b和红色光91r，仅射入蓝色亚像素85B和红色亚像素85R。
在现有的液晶显示装置中，由于从光源射出的光无颜色区别地射入彩色滤光器的各亚像素，因此射入各亚像素的光中的2/3被吸收，仅有1/3对图像形成做出贡献。与此相对，在本液晶显示装置80中，由于绿色光91g不会被彩色滤光器85吸收，而射入红色亚像素85R和蓝色亚像素85B的红色光91r和蓝色光91b也被利用射入的光的1/2，因此总计2/3(＝1/3+(1/2)×(2/3))的光被利用，从而具有光利用效率为现有的两倍的效果。另外，为了获得相同亮度的光量，一半能量就可以。
另外，一般情况下，由于激光光线的直进性优异，因此当各光源92r、92g、92b使用激光光源或SLD时，能够抑制光在从偏振调制板18传播到各亚像素85R、85G、85B为止的期间的扩散。其结果是，由于能够抑制绿色光91g射入绿色亚像素85G以外的亚像素的比例，同样也能够抑制红色光91r或蓝色光91b射入绿色亚像素85G的比例，因此能够构成光利用效率高的液晶显示装置。
当然，光源也可以使用LED。通常，LED的谱宽比激光光源更宽，而且，射出的激光的发散角偏差也很大。进而，如本实施方式所示，在选择性地使与各亚像素相应的颜色射入亚像素时，如果使用背景技术文献的专利文献3所示的反射型波长滤光器，反射型波长滤光器的角度依赖性和波长依赖性较大，尤其是使用LED为光源时，由于上述入射角的偏差和波长的偏差而无法提高光利用效率。然而，在本液晶显示装置80中，从各光源射出的光不是以波长而是以偏振进行分离，因此即使产生入射角偏差和波长偏差，也不会对光的分离特性造成任何影响，从而能够获得高的分离特性。因此，光源即使使用LED时，也能够达到高的光利用效率。
此外，如图19所示，面状照明装置90a与液晶面板81之间可以有空隙，也可以贴紧。当贴紧时，由于从偏振调制板18到彩色滤光器85(各亚像素85R、85G、85B)的距离缩短，因此能够降低光在从偏振调制板18传播到彩色滤光器85的期间的扩散造成的光损失。此时，由于能够进一步提高光利用效率，因此可以说是更为理想的结构。
进而，如果能使从非调制单元18b射出的红色光91r射入红色亚像素85R，使蓝色光91b射入蓝色亚像素85B，则能够构成光利用效率更高的液晶显示装置。例如，如图22所示的液晶显示装置100那样，如果在偏振滤光器19与液晶面板81之间插入波长滤光器101，则能够使从非调制单元18b射出的红色光91r射入红色亚像素85R，使蓝色光91b射入蓝色亚像素85B。
这里，波长滤光器101包括具有互不相同的滤光特性的多个子滤光器101B、101R、101G，具体而言，包括让蓝色光91b透过并反射红色光91r的子滤光器101B；让红色光91r透过并反射蓝色光91b的子滤光器101R；以及不进行任何调制的子滤光器101G。通过利用本波长滤光器101，使红色光91r在到达子滤光器101R之前，在波长滤光器101与反射片17之间多重反射，同样蓝色光91b也在到达子滤光器101B之前，在波长滤光器101与反射片17之间多重反射。
其结果是，透过波长滤光器101的光中，绿色光91g射入亚像素85G，红色光91r射入亚像素85R，蓝色光91b射入亚像素85B。即，在彩色滤光器85中，由于射入其他颜色的亚像素的成分消失，因此由彩色滤光器的吸收所造成的光的损失消失。如上所述，以往是射入彩色滤光器的光的2/3因吸收而损失，但如果使用本液晶显示装置100，能够改善光利用效率提高到现有的三倍，从而能够构成光利用效率非常高的液晶显示装置。
此外，构成波长滤光器101的子滤光器101R、101B通常可以通过层压多层折射率不同的电介质多层膜(dielectric multi-layer film)而构成。如本次这样，在构成波长滤光器101的子滤光器101R与子滤光器101B邻接的情况下，例如，制作子滤光器101R时，可以通过在遮蔽子滤光器101B和子滤光器101G的区域的状态下层压多层电介质多层膜来制作，同样在制作子滤光器101B时，可以通过在遮蔽子滤光器101R和子滤光器101G的区域的状态下层压多层电介质多层膜来制作。此外，这里所述的波长滤光器101的制作方法或结构仅是一例，并不限定其制作方法或结构，只要能够获得所希望的波长特性，则可以是任何方法或结构。
这里，在用电介质多层膜来构成波长滤光器101的子滤光器101R、101B的情况下，如果要透过的波长与要被反射的波长接近，则需要使构成波长滤光器的子滤光器101R、101B分别具有急剧的波长特性，因此膜层数增多。例如，在反射蓝色光而让绿色光透过的子滤光器的情况下，如果绿色光的波长为530nm，蓝色光的波长为450nm，则必须在仅仅80nm之间切换透射特性与反射特性。
因此，在本液晶显示装置100中，通过使由偏振调制板18和偏振滤光器19分离的光为三色之中为中间波长的绿色光，由波长滤光器101分离的光为蓝色光和红色光，则由于例如，若设红色光的波长为630nm，蓝色光的波长为450nm，可在180nm之间切换透射特性与反射特性，因此无需使波长滤光器101的各子滤光器具有急剧的波长特性，所以可构成在成本方面也有利的液晶显示装置。
另外，在彩色滤光器85的各亚像素85R、85G、85B的边界，如图23所示，通常构成有黑色矩阵(black matrix)102，可知在这部分光基本上被吸收，因而射入这部分的光全部损失。因此，通过在偏振调制板18的偏振调制单元18a与非调制单元18b的边界设置具有向导光板15一侧反射射入的光的反射涂层的全反射区域103，从而能够使射入该全反射区域103的光全部反射。其结果是可抑制光射入黑色矩阵102，从而能够构成光利用效率更高的液晶显示装置110。
此外，在图23中，不仅是在偏振调制板18，而且还在波长滤光器101的子滤光器101B与子滤光器101R之间也设置全反射区域103，同样抑制因射入黑色矩阵102而造成的损失。这样，能够构成光利用效率更高的液晶显示装置110。
进而，在图24所示的液晶显示装置120中，通过以下将要说明的动作，与图22所示的液晶显示装置100同样，能够使红色光91r、绿色光91g、蓝色光91b分别射入红色亚像素85R、绿色亚像素85G、蓝色亚像素85B，现有的液晶显示装置中所见到的彩色滤光器中的光的损失消失，因此与以往相比较能够使彩色滤光器中的光利用效率提高到三倍，从而能够构成光利用效率高的液晶显示装置。
图24所示的液晶显示装置120具有与图19所示的液晶显示装置80类似的结构，但是在偏振调制板18之内，代替非调制单元18b而附加有偏振调制单元18x和偏振调制单元18y。这里，偏振调制单元18y与非调制单元18b同样，具有不改变偏振方向地让绿色光91g和红色光91r透过，但将蓝色光91b的偏振方向从垂直于纸面方向改变为纸面内左右方向的波长特性，进而，偏振调制单元18x具有不改变偏振方向地让绿色光91g和蓝色光91b透过，但将红色光91r的偏振方向从垂直于纸面方向改变为纸面内左右方向的波长特性。而且，将蓝色亚像素85B配置在偏振调制单元18x的正上方，将红色亚像素85R配置在偏振调制单元18y的正上方。
此时，偏振调制单元18a中的红色光91r、绿色光91g、蓝色光91b的动作与液晶显示装置80同样。另一方面，透过偏振调制单元18x之后，红色光91r的偏振方向为纸面内左右方向，绿色光91g的偏振方向也为纸面内左右方向，而仅蓝色光91b的偏振方向为垂直于纸面方向。同样，透过偏振调制单元18y之后，蓝色光91b的偏振方向为纸面内左右方向，绿色光91g的偏振方向也为纸面内左右方向，而仅红色光91r的偏振方向为垂直于纸面方向。
另外，与液晶显示装置80同样，偏振滤光器19被配置成让垂直于纸面方向的偏振成分透过，并反射纸面内左右方向的偏振成分。这样一来，从偏振滤光器19，绿色光91g仅从偏振调制单元18a的正上方射出，蓝色光91b仅从偏振调制单元18x的正上方射出，红色光91r仅从偏振调制单元18y的正上方射出。因此，仅红色光91r射入彩色滤光器85内的红色亚像素85R，仅绿色光91g射入绿色亚像素85G，仅蓝色光91b射入蓝色亚像素85B。
这样一来，在图24所示的液晶显示装置120中，也与图22所示的液晶显示装置100同样，避免了在以往的液晶显示装置中所发生的彩色滤光器中的光的损失，因此与以往相比较能够使彩色滤光器中的光利用效率提高到三倍，从而能够构成光利用效率高的液晶显示装置。另外，如上所述，由于根据偏振选择从各光源射出的光并射入子滤光器，因此当光源使用LED时，即使相对于偏振调制板18和偏振滤光器19入射角有偏差时或波长有偏差时，也能够构成光的分离特性高、光利用效率高的液晶显示装置。
此外，这里，利用液晶显示装置100和液晶显示装置120说明了分离偏振方向相同的光(这里为红色光91r、蓝色光91b)的方法，但只要能够分离偏振方向相同的光(这里为红色光91r、蓝色光91b)，其他的方法也可以。
另外，如液晶显示装置80或液晶显示装置100、110、120这样，在面状照明装置90(90a、90b、90c、90d)与液晶面板81之间，或者在偏振滤光器19与偏振调制板18之间可以有空隙，也可以贴紧。当贴紧时，由于从偏振调制板18到彩色滤光器85(各亚像素85R、85G、85B)的距离缩短，因此能够降低光在从偏振调制板18传播到彩色滤光器85的期间的扩散造成的光损失，可以说是更为理想的结构。
另外，在本液晶显示装置80或液晶显示装置100、110、120中，通过使用激光光源或SLD作为光源，也能够抑制从偏振调制板18或波长滤光器101到彩色滤光器85的光的扩散，从而能够进一步提高光利用效率、而且能够显示色彩再现范围宽广的高画质的图像。当然，如在实施方式1的面状照明装置10中说明的那样，也可以使用LED等作为光源，还可以使用其他的光源。
另外，本实施方式中的液晶显示装置80、100、110、120，都如在实施方式1中说明的面状照明装置10那样，作为构成偏振调制板的偏振调制单元，采用包含1/2波长板的系统，但是，当然也可以如在实施方式2中说明的面状照明装置50那样，作为构成偏振调制板的偏振调制单元，采用包含1/4波长板的系统。
例如，在图24所示的液晶显示装置120中，也可以与图12所示的面状照明装置同样，在合波器13与导光棒14之间插入1/4波长板53，在导光板15与反射片17之间配置1/4波长板59，代替偏振调制板18而将具有作为波长特性互不相同的1/4波长板发挥作用的第一至第三偏振调制单元的偏振调制板配置在导光板15与偏振滤光器19之间。这里，第一偏振调制单元配置在偏振调制单元18y的位置，第二偏振调制单元配置在偏振调制单元18x的位置，第三偏振调制单元配置在偏振调制单元18a的位置。
此时，偏振光的旋转方向互为逆向的两种旋转偏振光(例如，红色光和绿色光)、以及具有与两种旋转偏振光的其中之一(例如，红色光)相同的旋转方向的旋转偏振光(例如，蓝色光)从导光板15的侧面15a射入并从主面15c射出，这三个旋转偏振光中具有逆向的偏振方向的第三旋转偏振光(例如，绿色光)透过对于三个旋转偏振光的波长作为1/4波长板发挥作用的第三偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器19的偏振方向的第三光，透过偏振滤光器19并向外部射出。另一方面，具有相同旋转方向的第一和第二旋转偏振光(例如，红色光和蓝色光)透过第三偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器反射的偏振方向的光，通过偏振滤光器19被反射到内部。
另外，第一旋转偏振光(例如，红色光)，透过仅对于第一旋转偏振光的波长作为慢轴和快轴的方向与第三偏振调制单元不同的1/4波长板发挥作用的第二偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器19反射的偏振方向的光，通过偏振滤光器19被反射到内部。另一方面，第二旋转偏振光(例如，蓝色光)透过第二偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器19的偏振方向的第二光，透过偏振滤光器19并向外部射出。
并且，第二旋转偏振光(例如，蓝色光)透过仅对于第二旋转偏振光的波长作为慢轴和快轴的方向与第三偏振调制单元不同的1/4波长板发挥作用的第一偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器19反射的偏振方向的光，通过偏振滤光器19被反射到内部。另一方面，第一旋转偏振光(例如，红色光)透过第一偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器19的偏振方向的第一光，透过偏振滤光器19并向外部射出。
因此，由于第一旋转偏振光(例如，红色光)仅经由第一偏振调制单元射入红色亚像素85R，第二旋转偏振光(例如，蓝色光)仅经由第二偏振调制单元射入蓝色亚像素85B，第三光(例如，绿色光)仅经由第三偏振调制单元射入绿色亚像素85G，所以即使使用包含1/4波长板的系统时，也能够获得与上述同样的效果。
(实施方式4)
用图25和图26说明本实施方式4所涉及的液晶显示装置130。图25是除去液晶面板81、偏振滤光器19、偏振调制板18、反射片17后的液晶显示装置130的俯视图，图26是沿图25的XXVI-XXVI线的液晶显示装置130的剖视图。
构成本液晶显示装置130的面状照明装置90e与实施方式1的面状照明装置10或面状照明装置40类似，但构成偏振调制板18的包含偏振调制单元18a和非调制单元18b的调制单元的间距(pitch)不同。即，当使构成液晶面板内的彩色滤光器85的亚像素85R、85G、85B为一个像素时，包含偏振调制单元18a和非调制单元18b的调制单元的间距与将彩色滤光器的一个像素作为一个单元时的像素的间距相同，并且交替排列偏振调制单元18a与非调制单元18b。即，调制单元的偏振调制单元18a和非调制单元18b的一边的长度被设定成与彩色滤光器85的三个亚像素85R、85G、85B的一边的长度的合计值相同，或者被设定为每个亚像素85R、85G、85B的一边的长度的整数倍(例如，三倍)。
在本液晶显示装置130中，从各光源92r、92g、92b射出后又从1/2波长板20r、20g、20b射出的红色光91r、绿色光91g、以及蓝色光91b被合波器13合波。这里，控制部16控制1/2波长板20r、20g、20b，使被合波并入射导光棒14的红色光91r、绿色光91g以及蓝色光91b的偏振方向都向纸面内左右方向偏振。
为了易于理解，在图26中，将一边向纸面左右方向偏振一边射入导光棒14的光设为光131x，将与131x正交并一边向纸面上下方向偏振一边射入导光棒14的光设为光131y。即，红色光91r、绿色光91g以及蓝色光91b全部向与光131x相同的方向偏振。另外，与实施方式1的面状照明装置10同样，偏振调制单元18a作为1/2波长板发挥作用，非调制单元18b在此不调制任何偏振光。并而，偏振滤光器19与之前同样具有以下作用，即反射具有向纸面内左右方向的偏振方向的光，让具有向垂直于纸面方向的偏振方向的光透过。
在这种状态下，与实施方式1的面状照明装置10同样，如果光131x通过作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元18a，则由于被偏振滤光器19反射，因此在到达非调制单元18b之前在偏振滤光器19与反射片17之间多重反射。另外，如果光131x射入非调制单元18b，则与面状照明装置10同样，光131x透过偏振滤光器19，从面状照明装置90e向纸面内上方射出。因此，光131x的红色光91r、绿色光91g以及蓝色光91b仅从偏振滤光器19的非调制单元18b的正上方射出。
另外，如果控制部16控制1/2波长板20r、20g、20b使被合波并入射导光棒14的红色光91r、绿色光91g以及蓝色光91b的偏振方向向纸面内上下方向偏振，则射入导光棒14的光为光131y，光131y的红色光91r、绿色光91g以及蓝色光91b仅从偏振滤光器19的偏振调制单元18a的正上方射出。
如果使用如上述构成的本液晶显示装置130，例如，能够构成如图27所示的可三维显示的三维液晶显示装置150。如图27所示，将液晶面板81和快门眼镜(shutter glasses)132与控制部16连接。快门眼镜132是将通常的眼镜中的透镜部分变为快门，通过控制部16可在任意的时机左右独立地开闭快门。在图27中，是直接接线连接控制部16与快门眼镜132，但是当然也可以无线控制。
下面，说明三维液晶显示装置150的动作机理。这里，例如，如图26所示，存在于非调制单元18b的正上方的液晶面板81的像素133b显示左眼用图像，存在于偏振调制单元18a的正上方的液晶面板81的像素133a显示右眼用图像。
具体而言，各光源92r、92g、92b被点亮，在液晶面板81上左眼用图像和右眼用图像被显示的状态下，控制部16在指定的时机控制1/2波长板20r、20g、20b，使红色光91r、绿色光91g、蓝色光91b的偏振方向向图26的光131x的方向偏振。进而，控制部16在相同的时机打开快门眼镜132的左眼快门，关闭右眼快门。由此，仅显示在液晶面板上的左眼用图像射入左眼。
接着，控制部16在指定的时机控制1/2波长板20r、20g、20b，使红色光91r、绿色光91g以及蓝色光91b的偏振方向向图26的光131y的方向偏振。进而，控制部16在相同的时机打开快门眼镜132的右眼快门，关闭左眼快门。由此，仅显示在液晶面板上的右眼用图像射入右眼。
通过以上的动作，观看者将显示在液晶面板81上的图像作为三维图像识别。进而，下一帧图像在液晶面板81上显示，通过反复上述的动作，可以观看三维动画。通过这样构成，例如，由于在显示右眼用图像期间，光不射入与左眼用图像相应的像素133b，因此能够构成没有光的损失、高效率的三维液晶显示装置。
另外，如通常的三维显示装置的液晶面板所示，由于在一帧期间并不交替切换左眼用图像与右眼用图像，而是在一帧期间可以维持在像素133b写入左眼用图像、在像素133a写入右眼用图像的状态，因此，即使作为液晶面板81使用响应特性慢的液晶面板时，也能够显示没有串扰(cross-talk)的良好的三维图像。另外，如果在液晶面板81的像素133b上形成多透镜(lenticular lens)以将左眼用图像向观看者的左眼引导，并且在像素133a上形成多透镜以将右眼用图像向观看者的右眼引导，则观看者不使用快门眼镜，就能够观看三维图像。
此外，在本三维液晶显示装置150中，通过使用激光作为光源，也能够显示色彩再现范围广的高画质的图像。当然，如在实施方式1的面状照明装置10中说明所示，也可以使用LED或SLD等作为光源，还可以使用其他的光源。
另外，本实施方式中的三维液晶显示装置150如在实施方式1中说明的面状照明装置10那样，作为构成偏振调制板的偏振调制单元，使用包括1/2波长板的系统，但是当然，如在实施方式2中说明的面状照明装置50那样，作为构成偏振调制板的偏振调制单元，也可以为包括1/4波长板的系统。
此外，上述的各实施方式所示的结构是一例，当然可以在不脱离发明的主旨的范围内施加种种变形。另外，当然也可以组合使用上述的各实施方式或经过变形的发明。
根据上述的各实施方式将本发明归纳为如下内容。即，本发明所涉及的一种面状照明装置包括：射出光的多个光源；让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出的导光板；让指定的偏振方向的光透过，并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光的偏振滤光器；对射入的光的偏振特性进行指定的调制的偏振调制板；以及正反射射入的光的反射片，其中，所述偏振滤光器和所述偏振调制板从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，所述反射片被配置在所述导光板的所述一主面的相反一侧的主面附近，从所述多个光源射出的光中的至少两束在射入所述导光板的阶段包含偏振方向相互正交的直线偏振光，所述偏振调制板具有作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元和不调制偏振特性的非调制单元。
在该面状照明装置中，偏振方向相互正交的两种直线偏振光从导光板的侧面射入并从一主面射出，这两种光中的具有透过偏振滤光器的偏振方向的第一光透过非调制单元和偏振滤光器而向外部射出，具有被偏振滤光器反射的偏振方向的第二光透过非调制单元之后，通过偏振滤光器被反射到内部。
另外，第一光和第二光透过作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元时，第一和第二光的偏振方向被转换，第一光变为第二光而通过偏振滤光器被反射到内部，第二光变为第一光而透过偏振滤光器向外部射出。
因此，由于第一光仅经由非调制单元向外部射出，第二光仅经由偏振调制单元向外部射出，所以通过极为简便的光学系统的结构就能够选择性地照明任意区域，从而能够简便且廉价地构成可简便地切换点亮区域的面状照明装置。
本发明所涉及的另一面状照明装置包括：射出光的光源；让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出的导光板；让指定的偏振方向的光透过并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光的偏振滤光器；对射入的光的偏振特性进行指定的调制的偏振调制板；以及正反射射入的光的反射片，其中，所述偏振滤光器和所述偏振调制板从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，从所述光源射出的光在射入所述导光板的阶段包含为直线偏振且在任意的时机偏振方向能被切换的光，所述偏振调制板具有作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元和不调制偏振特性的非调制单元。
在该面状照明装置中，由于为直线偏振且在任意的时机偏振方向能被切换的光从导光的侧面射入并从一主面射出，因此，当具有透过偏振滤光器的偏振方向的第一光射入时，第一光透过非调制单元和偏振滤光器而向外部射出，另一方面，具有被偏振滤光器反射的偏振方向的第二光射入时，第二光透过非调制单元之后，通过偏振滤光器被反射到内部。
另外，第一光或第二光透过作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元时，其偏振方向被转换，第一光变成第二光而通过偏振滤光器被反射到内部，第二光变成第一光透过偏振滤光器而向外部射出。
因此，由于当第一光射入时，第一光仅经由非调制单元向外部射出，另一方面，当第二光射入时，第二光仅经由偏振调制单元向外部射出，所以通过极为简便的光学系统的结构就能够选择性地照明任意区域，从而能够简便且廉价地构成可简便地切换点亮区域的面状照明装置。另外，由于光源单一、且无需为各偏振调制单元和非调制单元分别准备点亮电路，因此能够以更低成本制作面状照明装置。
本发明所涉及的又一面状照明装置包括：射出不同波长的光的至少三个光源；让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出的导光板；让指定的偏振方向的光透过并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光的偏振滤光器；对射入的光的偏振特性进行指定的调制的偏振调制板；以及正反射射入的光的反射片，其中，所述偏振滤光器和所述偏振调制板从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，从所述至少三个光源射出的光中的至少两束在射入所述导光板的阶段包含偏振方向相互正交的直线偏振光，所述偏振调制板具有作为波长特性互不相同的1/2波长板发挥作用的至少三种偏振调制单元。
在该面状照明装置中，从至少三个光源射出的偏振方向相互正交的两种直线偏振光、以及具有与该两种直线偏振光的其中之一相同的偏振方向的直线偏振光从导光板的侧面射入并从一主面射出，这三个光中的具有透过偏振滤光器的偏振方向的第一和第二光，透过对于三个光的波长作为1/2波长板发挥作用的第三偏振调制单元时，其偏振方向被转换，通过偏振滤光器被反射到内部，另一方面，具有被偏振滤光器反射的偏振方向的第三光，透过第三偏振调制单元时，其偏振方向被转换而透过偏振滤光器向外部射出。
另外，当第一光透过仅对于第一光的波长作为1/2波长板发挥作用的第二偏振调制单元时，其偏振方向被转换，通过偏振滤光器被反射到内部，另一方面，第二光即使透过第二偏振调制单元，其偏振方向也未被转换，透过偏振滤光器而向外部射出。
进而，当第二光透过仅对于第二光的波长作为1/2波长板发挥作用的第一偏振调制单元时，其偏振方向被转换，通过偏振滤光器被反射到内部，另一方面，第一光即使透过第一偏振调制单元，其偏振方向也未被转换，透过偏振滤光器而向外部射出。
因此，第一光仅经由对于第二光作为1/2波长板发挥作用的第一偏振调制单元向外部射出，第二光仅经由对于第一光作为1/2波长板发挥作用的第二偏振调制单元向外部射出，第三光仅经由对于三个光作为1/2波长板发挥作用的第三偏振调制单元向外部射出，所以通过极为简便的光学系统的结构就能够选择性地照明任意的区域，从而能够简便且廉价地构成可简便地切换点亮区域的面状照明装置。
本发明所涉及的又一面状照明装置包括：射出光的多个光源；让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出的导光板；让指定的偏振方向的光透过并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光的偏振滤光器；具有对射入的光的偏振特性进行指定的调制的偏振调制单元的偏振调制板；以及正反射射入的光的反射片，其中，所述偏振滤光器和所述偏振调制板从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，从所述多个光源射出的光中的至少两束在射入所述导光板的阶段包含偏振光的旋转方向互为逆向的旋转偏振光，所述偏振调制板具有慢轴和快轴的朝向互不相同的作为1/4波长板发挥作用的多种偏振调制单元。
在该面状照明装置中，偏振光的旋转方向互为逆向的两种旋转偏振光从导光板的侧面射入并从一主面射出，射出的两种旋转偏振光中的第一旋转偏振光，透过慢轴和快轴的朝向互不相同的作为1/4波长板发挥作用的第一和第二偏振调制单元中的第一偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器的偏振方向的第一光，透过偏振滤光器而向外部射出，另一方面，第二旋转偏振光透过第一偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器反射的偏振方向的第二光，通过偏振滤光器被反射到内部。
另外，第二旋转偏振光透过第二偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器的偏振方向的第一光，透过偏振滤光器而向外部射出，另一方面，第一旋转偏振光透过第二偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器反射的偏振方向的第二光，通过偏振滤光器被反射到内部。
因此，由于第一旋转偏振光仅经由第一偏振调制单元向外部射出，第二旋转偏振光仅经由第二偏振调制单元向外部射出，所以通过极为简便的光学系统的结构就能够选择性地照明任意区域，从而能够简便且廉价地构成可简便地切换点亮区域的面状照明装置。
本发明所涉及的又一面状照明装置包括：射出光的光源；让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出；让指定的偏振方向的光透过并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光的偏振滤光器；对射入的光的偏振特性进行指定的调制的偏振调制板；以及正反射射入的光的反射片，其中，所述偏振滤光器和所述偏振调制板从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，从所述光源射出的光在射入所述导光板的阶段包含为旋转偏振且在任意的时机偏振的旋转方向能被切换的光，所述偏振调制板具有慢轴和快轴的朝向互不相同的作为1/4波长板发挥作用的多种偏振调制单元。
在该面状照明装置中，由于为旋转偏振且在任意的时机偏振方向能被切换的光从导光板侧面射入并从一主面射出，因此能够在任意的时机选择性地射出偏振的旋转方向互为逆向的两种旋转偏振光。
此时，射出的两种旋转偏振光中的第一旋转偏振光，透过慢轴和快轴的朝向互不相同的作为1/4波长板发挥作用的第一和第二偏振调制单元中的第一偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器的偏振方向的第一光，透过偏振滤光器而向外部射出，另一方面，第二旋转偏振光透过第一偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器反射的偏振方向的第二光，通过偏振滤光器被反射到内部。
另外，第二旋转偏振光透过第二偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器的偏振方向的第一光，透过偏振滤光器而向外部射出，另一方面，第一旋转偏振光透过第二偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器反射的偏振方向的第二光，通过偏振滤光器被反射到内部。
因此，由于第一旋转偏振光仅经由第一偏振调制单元向外部射出，第二旋转偏振光仅经由第二偏振调制单元向外部射出，所以通过极为简便的光学系统的结构就能够选择性地照明任意区域，从而能够简便且廉价地构成可简便地切换点亮区域的面状照明装置。另外，由于光源单一、且无需为各第一和第二偏振调制单元分别准备点亮电路，因此能够以低成本制作面状照明装置。
本发明所涉及的又一面状照明装置包括：射出不同波长的光的至少三个光源；让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出的导光板；让指定的偏振方向的光透过并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光的偏振滤光器；对射入的光的偏振特性进行指定的调制的偏振调制板；以及正反射射入的光的反射片，其中，所述偏振滤光器和所述偏振调制板从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，从所述至少三个光源射出的光中的至少两束，在射入所述导光板的阶段包含偏振的旋转方向互为逆向的旋转偏振光，所述偏振调制板具有作为波长特性互不相同的1/4波长板发挥作用的至少三种偏振调制单元。
在该面状照明装置中，偏振的旋转方向互为逆向的两种旋转偏振光、以及具有与两种旋转偏振光中的其中之一相同的旋转方向的旋转偏振光从导光板的侧面射入并从一主面射出，这三个旋转偏振光中的具有逆向的偏振方向的第三旋转偏振光，透过对于三个旋转偏振光的波长作为1/4波长板发挥作用的第三偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器的偏振方向的第三光，透过偏振滤光器而向外部射出，另一方面，具有相同旋转方向的第一和第二旋转偏振光，透过第三偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器反射的偏振方向的光，通过偏振滤光器被反射到内部。
另外，第一旋转偏振光，透过仅对于第一旋转偏振光的波长作为慢轴和快轴的方向与第三偏振调制单元不同的1/4波长板发挥作用的第二偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器反射的偏振方向的光，通过偏振滤光器被反射到内部，另一方面，第二旋转偏振光透过第二偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器的偏振方向的第二光，透过偏振滤光器而向外部射出。
进而，第二旋转偏振光，透过仅对于第二旋转偏振光的波长作为慢轴和快轴的方向与第三偏振调制单元不同的1/4波长板发挥作用的第一偏振调制单元，变成具有被偏振滤光器反射的偏振方向的光，通过偏振滤光器被反射到内部，第一旋转偏振光透过第一偏振调制单元，变成具有透过偏振滤光器的偏振方向的第一光，透过偏振滤光器而向外部射出。
因此，由于第一旋转偏振光仅经由第一偏振调制单元向外部射出，第二旋转偏振光仅经由第二偏振调制单元向外部射出，第三旋转偏振光仅经由第三偏振调制单元向外部射出，所以通过极为简便的光学系统的结构就能够选择性地照明任意区域，从而能够简便且廉价地构成可简便地切换点亮区域的面状照明装置。
较为理想的是，所述多个光源包括射出不同波长的光的两个光源。此时，利用波长不同的两束光，能够选择性地照明任意的区域，并且能够简便地切换点亮区域。
较为理想的是，所述多个光源包括射出不同波长的光的至少三个光源，所述面状照明装置还包括波长滤光器，该波长滤波器被配置在相对于所述偏振滤光器位于与所述偏振调制板相反的一侧，包含具有互不相同的滤光特性的多个子滤光器，所述多个子滤光器包含让指定波长的光透过并反射所述指定波长以外的至少一部分光的子滤光器。
此时，由于能够通过多个子滤光器分离并射出波长不同的三束光，因此将该面状照明装置用于液晶显示装置时，能够提高光的利用效率。
较为理想的是，所述三个光源包括射出蓝色光的蓝色光源、射出绿色光的绿色光源以及射出红色光的红色光源，所述偏振调制板和所述偏振滤光器分离所述绿色光，所述波长滤光器分离所述蓝色光与所述红色光。
此时，由于能够使由偏振调制板和偏振滤光器分离的光为在三色之中为中间波长的绿色光，使由波长滤光器分离的光为蓝色光和红色光，因此在波长滤光器中可用于切换透射特性与反射特性的波长范围扩大，无需使波长滤光器的各子滤光器具有急剧的波长特性，所以能够容易地制造波长滤光器，并实现低成本化。
较为理想的是，所述偏振调制单元任意且动态地调整射入的光在任意区域的偏振调制量。此时，能够任意且动态地变更照明的图案形状。
较为理想的是，所述三个光源包括：射出中心波长为400nm至490nm的光的蓝色光源、射出中心波长为490nm至570nm的光的绿色光源、以及射出中心波长为570nm至680nm的光的红色光源。
此时，通过以指定的光量同时点亮各光源，能够以任意的颜色点亮想要显示的区域。
较为理想的是，所述光源包括激光光源。此时，由于光源的色纯度极高，因此能够实现极广色域的显示。
所述光源也可以包括超发光的发光二极管。此时，由于光源的波长幅度扩大，散斑杂讯被抑制，因此能够构成更易于视觉确认的面状照明装置。
所述光源也可以包括发光二极管。此时，能够实现装置的低成本化。
本发明所涉及的液晶显示装置包括：液晶面板；以及从背面照明所述液晶面板的上述的面状照明装置，所述液晶面板内置有彩色滤光器，并被配置在所述偏振滤光器的所述偏振调制板的相反一侧。
在该液晶显示装置中，由于使用通过极为简便的光学系统的结构就能够选择性地照明任意区域的面状照明装置，因此能够以简便的结构且低成本构成光利用效率高、功耗低的液晶显示装置。
较为理想的是，所述偏振调制板具有被排列成矩阵状的多个调制单元，所述调制单元的一边的长度与所述彩色滤光器的亚像素的一边的长度相同或者为其整数倍。
此时，由于能够从各调制单元的正上方将对应的颜色的光射入对应的颜色的彩色滤光器，因此能够提高光利用效率，获得相同亮度的光量时，能够减少使用的能量而削减功耗。
较为理想的是，上述的液晶显示装置还包括设置在所述调制单元之间的边界区域而将射入的光向导光板一侧反射的反射涂层。
此时，由于能够使射入反射涂层的所有光向内部反射，因此在彩色滤光器的各亚像素的边界形成有黑色矩阵时，能够防止光被黑色矩阵吸收，从而进一步提高光利用效率。
产业上的利用可能性
本发明的面状照明装置，能够通过简便的光学系统的结构控制从面状照明装置射出的光的区域，因此能够作为廉价的面状照明装置加以利用。另外，通过利用本发明的面状照明装置构成液晶显示装置，能够以简便的结构分离与液晶面板的亚像素相应的颜色的光并射入，因此能够构成低成本且光利用效率高、功耗低的液晶显示装置。因此，本发明的面状照明装置以及使用该面状照明装置的液晶显示装置，可以适用于照明装置或所有显示器装置，非常有用。

Claims (17)

1.一种面状照明装置，其特征在于包括：
射出光的多个光源；
导光板，让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出；
偏振滤光器，让指定的偏振方向的光透过，并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光；
偏振调制板，对射入的光的偏振特性进行指定的调制；以及
反射片，正反射射入的光，其中，
所述偏振滤光器和所述偏振调制板，从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，
所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，
从所述多个光源射出的光中的至少两束，在射入所述导光板的阶段包含偏振方向相互正交的直线偏振光，
所述偏振调制板具有作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元和不调制偏振特性的非调制单元。
2.一种面状照明装置，其特征在于包括：
射出光的光源；
导光板，让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出；
偏振滤光器，让指定的偏振方向的光透过，并反射与所述指定的偏振方向垂直的偏振方向的光；
偏振调制板，对射入的光的偏振特性进行指定的调制；以及
反射片，正反射射入的光，其中，
所述偏振滤光器和所述偏振调制板，从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，
所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，
从所述光源射出的光，在射入所述导光板的阶段包含为直线偏振且在任意的时机偏振方向能被切换的光，
所述偏振调制板具有作为1/2波长板发挥作用的偏振调制单元和不调制偏振特性的非调制单元。
3.一种面状照明装置，其特征在于包括：
至少三个光源，射出不同波长的光；
导光板，让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出；
偏振滤光器，让指定的偏振方向的光透过，并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光；
偏振调制板，对射入的光的偏振特性进行指定的调制；以及
反射片，正反射射入的光，其中，
所述偏振滤光器和所述偏振调制板，从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，
所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，
从所述至少三个光源射出的光中的至少两束，在射入所述导光板的阶段包含偏振方向相互正交的直线偏振光，
所述偏振调制板具有波长特性互不相同的作为1/2波长板发挥作用的至少三种偏振调制单元。
4.一种面状照明装置，其特征在于包括：
射出光的多个光源；
导光板，让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出；
偏振滤光器，让指定的偏振方向的光透过，并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光；
偏振调制板，具有对射入的光的偏振特性进行指定的调制的偏振调制单元；以及
反射片，正反射射入的光，其中，
所述偏振滤光器和所述偏振调制板，从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，
所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，
从所述多个光源射出的光中的至少两束，在射入所述导光板的阶段包含偏振光的旋转方向互为逆向的旋转偏振光，
所述偏振调制板具有慢轴和快轴的朝向互不相同的作为1/4波长板发挥作用的多种偏振调制单元。
5.一种面状照明装置，其特征在于包括：
射出光的光源；
导光板，让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出；
偏振滤光器，让指定的偏振方向的光透过，并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光；
偏振调制板，对射入的光的偏振特性进行指定的调制；以及
反射片，正反射射入的光，其中，
所述偏振滤光器和所述偏振调制板，从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，
所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，
从所述光源射出的光，在射入所述导光板的阶段包含为旋转偏振且在任意的时机偏振的旋转方向能被切换的光，
所述偏振调制板具有慢轴和快轴的朝向互不相同的作为1/4波长板发挥作用的多种偏振调制单元。
6.一种面状照明装置，其特征在于包括：
至少三个光源，射出不同波长的光；
导光板，让从所述光源射出的光从任一侧面射入并从一主面射出；
偏振滤光器，让指定的偏振方向的光透过，并反射与所述指定的偏振方向正交的偏振方向的光；
偏振调制板，对射入的光的偏振特性进行指定的调制；以及
反射片，正反射射入的光，其中，
所述偏振滤光器和所述偏振调制板，从所述导光板一侧起按所述偏振调制板、所述偏振滤光器的顺序配置在所述导光板的所述一主面附近，
所述反射片被配置在与所述导光板的所述一主面相反的一侧的主面附近，
从所述至少三个光源射出的光中的至少两束，在射入所述导光板的阶段包含偏振的旋转方向互为逆向的旋转偏振光，
所述偏振调制板具有波长特性互不相同的作为1/4波长板发挥作用的至少三种偏振调制单元。
7.根据权利要求1或4所述的面状照明装置，其特征在于：所述多个光源包括射出不同波长的光的两个光源。
8.根据权利要求1或4所述的面状照明装置，其特征在于：
所述多个光源包括射出不同波长的光的至少三个光源，
所述面状照明装置还包括波长滤光器，该波长滤光器被配置在相对于所述偏振滤光器位于与所述偏振调制板相反的一侧，包含具有互不相同的滤光特性的多个子滤光器，其中，
所述多个子滤光器包含让指定波长的光透过并反射所述指定波长以外的至少一部分光的子滤光器。
9.根据权利要求8所述的面状照明装置，其特征在于：
所述三个光源包括，射出蓝色光的蓝色光源、射出绿色光的绿色光源、以及射出红色光的红色光源，
所述偏振调制板和所述偏振滤光器分离所述绿色光，
所述波长滤光器分离所述蓝色光与所述红色光。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的面状照明装置，其特征在于：所述偏振调制单元任意且动态地调整射入的光在任意区域的偏振调制量。
11.根据权利要求3、6和8中任一项所述的面状照明装置，其特征在于：所述三个光源包括，射出中心波长为400nm至490nm的光的蓝色光源、射出中心波长为490nm至570nm的光的绿色光源、以及射出中心波长为570nm至680nm的光的红色光源。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的面状照明装置，其特征在于：所述光源包括激光光源。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的面状照明装置，其特征在于：所述光源包括超发光的发光二极管。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的面状照明装置，其特征在于：所述光源包括发光二极管。
15.一种液晶显示装置，其特征在于包括：
液晶面板；以及
从背面照明所述液晶面板的如权利要求1至14中任一项所述的面状照明装置，其中，
所述液晶面板，内置有彩色滤光器，被配置在与所述偏振滤光器的所述偏振调制板相反的一侧。
16.根据权利要求15所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述偏振调制板具有被排列成矩阵状的多个调制单元，
所述调制单元的一边的长度，与所述彩色滤光器的亚像素的一边的长度相同或者为其整数倍。
17.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于还包括：设置在所述调制单元之间的边界区域将射入的光反射至导光板一侧的反射涂层。
CN2010800011379A 2009-04-08 2010-04-02 面状照明装置以及使用该面状照明装置的液晶显示装置 Pending CN101965478A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009093809 2009-04-08
JP2009-093809 2009-04-08
PCT/JP2010/002453 WO2010116702A1 (ja) 2009-04-08 2010-04-02 面状照明装置及びそれを用いた液晶表示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101965478A true CN101965478A (zh) 2011-02-02

Family

ID=42935998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010800011379A Pending CN101965478A (zh) 2009-04-08 2010-04-02 面状照明装置以及使用该面状照明装置的液晶显示装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8233113B2 (zh)
JP (1) JP5457361B2 (zh)
CN (1) CN101965478A (zh)
WO (1) WO2010116702A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102889545A (zh) * 2011-06-02 2013-01-23 正能光电股份有限公司 自然光导光装置
CN103018956A (zh) * 2011-09-20 2013-04-03 株式会社东芝 显示设备以及用于显示设备的背光
CN105242342A (zh) * 2015-11-09 2016-01-13 武汉华星光电技术有限公司 偏光板和透明显示器
CN105987323A (zh) * 2015-02-12 2016-10-05 中国科学院理化技术研究所 一种光源模组及显示装置
CN107209313A (zh) * 2015-02-06 2017-09-26 莫克斯泰克公司 高对比度逆偏振器
CN108474524A (zh) * 2015-12-25 2018-08-31 富士胶片株式会社 边缘照明型背光单元
CN113950641A (zh) * 2019-08-23 2022-01-18 美蓓亚三美株式会社 面状照明装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110119129A (ko) * 2010-04-26 2011-11-02 삼성전자주식회사 신호 전송 장치 및 이를 갖는 표시 장치
JP2011237646A (ja) * 2010-05-11 2011-11-24 Panasonic Corp ３次元撮像装置
JP5899520B2 (ja) * 2010-11-17 2016-04-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光照射装置及びこれを用いた液晶表示装置
WO2012098739A1 (ja) * 2011-01-21 2012-07-26 三菱電機株式会社 面光源装置及び液晶表示装置
CN102959464B (zh) * 2011-04-15 2016-04-27 松下电器产业株式会社 光偏转器、光偏转装置以及使用这些的液晶显示装置
WO2013056742A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Patrimoine De L'universite De Liege Photo-stimulation device
KR20130131147A (ko) * 2012-05-23 2013-12-03 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
JPWO2013187032A1 (ja) * 2012-06-11 2016-02-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 立体画像表示装置、及び立体画像表示方法
DE102014212299A1 (de) * 2014-06-26 2015-12-31 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Lichtleiter-Anordnung zum Einsatz in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit einer solchen Lichtleiter-Anordnung
US9632226B2 (en) 2015-02-12 2017-04-25 Digilens Inc. Waveguide grating device
CN109154426A (zh) * 2016-05-20 2019-01-04 富士胶片株式会社 导光部件及背光单元以及液晶显示装置
WO2017221993A1 (ja) * 2016-06-22 2017-12-28 富士フイルム株式会社 導光部材および液晶表示装置
KR102399100B1 (ko) * 2017-06-16 2022-05-18 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치
JP2019158964A (ja) * 2018-03-08 2019-09-19 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
CN113728258A (zh) * 2019-03-12 2021-11-30 迪吉伦斯公司 全息波导背光及相关制造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151089A (en) * 1998-01-20 2000-11-21 Sony Corporation Reflection type display with light waveguide with inclined and planar surface sections
CN1288170A (zh) * 1999-09-14 2001-03-21 精工爱普生株式会社 显示装置和使用该显示装置的电子装置
JP2004271871A (ja) * 2003-03-07 2004-09-30 Enplas Corp 導光板，面光源装置及び液晶表示装置
CN1971369A (zh) * 2005-09-29 2007-05-30 卡西欧计算机株式会社 面光源和液晶显示装置
CN101257639A (zh) * 2007-02-27 2008-09-03 三星电子株式会社 高效2d/3d可切换的立体显示设备
CN101271199A (zh) * 2007-03-21 2008-09-24 三星电子株式会社 高效二维/三维可转换显示设备
US20080247150A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-09 Tatsuo Itoh Surface illumination apparatus, and liquid crystal display with the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3303278B2 (ja) 1998-02-02 2002-07-15 日東電工株式会社 偏光面光源装置及び液晶表示装置
US7039076B2 (en) * 2001-08-10 2006-05-02 Jds Uniphase Corporation Fiber amplifier system for producing visible light
JP2006012722A (ja) 2004-06-29 2006-01-12 Sharp Corp バックライト装置、およびそれを備えた液晶表示装置
JP2008262008A (ja) * 2007-04-12 2008-10-30 Nissha Printing Co Ltd 発光表示パネル
JP5113668B2 (ja) * 2007-09-03 2013-01-09 パナソニック株式会社 レーザ装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151089A (en) * 1998-01-20 2000-11-21 Sony Corporation Reflection type display with light waveguide with inclined and planar surface sections
CN1288170A (zh) * 1999-09-14 2001-03-21 精工爱普生株式会社 显示装置和使用该显示装置的电子装置
JP2004271871A (ja) * 2003-03-07 2004-09-30 Enplas Corp 導光板，面光源装置及び液晶表示装置
CN1971369A (zh) * 2005-09-29 2007-05-30 卡西欧计算机株式会社 面光源和液晶显示装置
CN101257639A (zh) * 2007-02-27 2008-09-03 三星电子株式会社 高效2d/3d可切换的立体显示设备
CN101271199A (zh) * 2007-03-21 2008-09-24 三星电子株式会社 高效二维/三维可转换显示设备
US20080247150A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-09 Tatsuo Itoh Surface illumination apparatus, and liquid crystal display with the same

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102889545A (zh) * 2011-06-02 2013-01-23 正能光电股份有限公司 自然光导光装置
CN102889545B (zh) * 2011-06-02 2014-12-17 正能光电股份有限公司 自然光导光装置
CN103018956A (zh) * 2011-09-20 2013-04-03 株式会社东芝 显示设备以及用于显示设备的背光
CN107209313A (zh) * 2015-02-06 2017-09-26 莫克斯泰克公司 高对比度逆偏振器
CN105987323A (zh) * 2015-02-12 2016-10-05 中国科学院理化技术研究所 一种光源模组及显示装置
CN105242342A (zh) * 2015-11-09 2016-01-13 武汉华星光电技术有限公司 偏光板和透明显示器
US9817266B2 (en) 2015-11-09 2017-11-14 Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd Polarizer and transparent display
CN108474524A (zh) * 2015-12-25 2018-08-31 富士胶片株式会社 边缘照明型背光单元
US10605976B2 (en) 2015-12-25 2020-03-31 Fujifilm Corporation Edge light type backlight unit
CN108474524B (zh) * 2015-12-25 2020-09-25 富士胶片株式会社 边缘照明型背光单元
CN113950641A (zh) * 2019-08-23 2022-01-18 美蓓亚三美株式会社 面状照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2010116702A1 (ja) 2012-10-18
WO2010116702A1 (ja) 2010-10-14
US20110058122A1 (en) 2011-03-10
US8233113B2 (en) 2012-07-31
JP5457361B2 (ja) 2014-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101965478A (zh) 面状照明装置以及使用该面状照明装置的液晶显示装置
CN100410727C (zh) 光学装置以及虚像显示装置
CN100526976C (zh) 照明装置、图像显示装置和投影机
JP6574181B2 (ja) レーザ・ダイオード駆動ｌｃｄ量子ドット・ハイブリッド表示装置
CN100487562C (zh) 投影机
CN107817629A (zh) 一种液晶显示装置
CN107735718A (zh) 平视显示装置
US20030007130A1 (en) Polarised light recuperation method and apparatus
CN101846810B (zh) 偏振变换元件、偏振照明光学元件以及液晶投影仪
CN102062334B (zh) 灯
CN101395425A (zh) 光源装置、使用该光源装置的液晶显示装置
US9494821B2 (en) Display device having polarized light source
CN102460269A (zh) 显示装置
CN103975267A (zh) 用于头戴式显示器的紧凑照明模块
JP2007286089A (ja) リアプロジェクションシステム、および遊技機
CN101346580A (zh) 面状照明装置和液晶显示装置
CN102636876A (zh) 显示装置
JP3993119B2 (ja) 遊技機
CN106324890A (zh) 显示装置
CN101257639A (zh) 高效2d/3d可切换的立体显示设备
CN101910713A (zh) 液晶显示装置
CN105842925A (zh) 一种显示面板及显示方法、显示装置
CN101995752A (zh) 投影机
CN101663613B (zh) 激光背面照射装置以及液晶显示装置
CN106125304B (zh) 可配戴式显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110202